Классификация поршневых насосов. Воздушные колпаки

Поршневые насосы классифицируют по различным признакам:

1. По способу приведения в действие их можно разделить на кривошипные (приводные), прямодействующие и ручные.

Приводные поршневые насосы действуют от отдельно расположенного двигателя. Поршень у этих насосов движется кривошипно-шатунным механизмом, приводимым в действие вращением его вала (см. рис. 2).

У прямодействующих насосов поршень цилиндра, перекачивающего жидкость, соединен общим штоком с поршнем цилиндра двигателя. В качестве рабочего тела для двигателей этих насосов используется пар и их называют паровыми прямодействующими насосами. Они широко применялись на паровых судах. В настоящее время паровые прямодействующие насосы на судах речного флота не применяются. Ручные насосы приводятся в действие вручную.

2. По устройству вытеснителя насосы делят на собственно поршневые или насосы с дисковым поршнем и плунжерные. В зависимости от расположения оси цилиндров различают насосы горизонтальные и вертикальные. На судах применяются главным образом вертикальные насосы, так как они занимают меньшую площадь, чем горизонтальные.

3. По числу цилиндров судовые насосы разделяют на одно- и двухцилиндровые. Наибольшее распространение получили двухцилиндровые насосы двустороннего действия.

Из-за неравномерной скорости поршня давление в цилиндре насоса в период всасывания и в период нагнетания может колебаться в широких пределах. Большое влияние на амплитуду колебаний давления в цилиндре оказывают силы инерции жидкого столба во всасывающем и напорном трубопроводах. Чтобы уменьшить влияние этих сил и выровнять подачу, применяют воздушные колпаки, которые в зависимости от потребности устанавливают как на стороне всасывания, так и на стороне нагнетания. На рис. 2 показана схема установки всасывающего 4 и напорного 2 воздушных колпаков у одноцилиндрового насоса одностороннего действия.

Рисунок 2 – Установка воздушных колпаков

Верхняя часть колпаков занята воздухом, а нижняя – перекачиваемой жидкостью, причем давление, под которым находится воздух, равно давлению на поверхности уровня жидкости. Сущность действия напорного колпака заключается в том, что в то время когда мгновенные подачи жидкости превышают среднюю подачу, избыток жидкости задерживается в колпаке. Этот избыточный объем изображен на рис. 3 вертикально заштрихованным прямоугольником внутри напорного колпака.

Рисунок 3 – Сущность действия напорного колпака

Когда подача жидкости плунжером становится меньше средней или прекращается совсем (при всасывающем ходе), воздух в колпаке расширяется и вытесняет задержавшийся в нем избыток жидкости в напорный трубопровод. На графике подачи заштрихованная часть площадки синусоиды bdc соответствует этому избытку, который возникает при повороте кривошипа на угол, измеряемый отрезком be. При прохождении кривошипом углов, соответствующих отрезкам аb и се, этот избыток жидкости поступает в трубопровод и поддерживает в нем движение жидкости со скоростью, близкой к постоянной.

Аналогично описанному действует и колпак на всасывающей трубе, жидкость из которого неравномерно забирается насосом по патрубку 3.

До колпака 4 жидкость движется во всасывающей трубе почти равномерно. Для того чтобы воздушные колпаки наиболее полно выполняли свои функции, их устанавливают возможно ближе к насосу либо на самом насосе.

Во время работы насоса уровень жидкости во всасывающем колпаке постепенно понижается. Происходит это потому, что давление в этом колпаке ниже, чем в приемном резервуаре, и в нем скапливается воздух, выделяющийся из жидкости. Чтобы скопившийся воздух не мог сразу в большом количестве попасть в рабочую полость (камеру) насоса, что нарушило бы нормальную работу, в нижней части всасывающего патрубка делается ряд небольших отверстий (см. рис. 2). Достигнув при понижении уровня этих отверстий, воздух небольшими порциями отсасывается через них в рабочую камеру.

Наоборот, в напорном колпаке уровень жидкости постепенно повышается, так как воздух, который находится в нем под повышенным давлением, растворяется в перекачиваемой жидкости и уносится ею. В связи с этим возникает необходимость периодически восполнять убыль воздуха в колпаке. Для этой цели под всасывающим клапаном или на цилиндре насоса устанавливается воздушный кран, который снабжен обратным клапаном (сапуном). При открытии крана воздух засасывается в цилиндр насоса и затем вытесняется в напорный колпак. Нормально воздух должен занимать приблизительно 2/3 объема колпака.

Для контроля за давлением на напорном колпаке устанавливается манометр 1, а на всасывающем – вакуумметр 6. Для наблюдения за уровнем жидкости и, следовательно, за количеством воздуха в колпаках на них устанавливаются мерные стекла 5.